求助：cp2k中DFT泛函相关问题

qmlearner

我有一个63原子的C、H、O体系，当用B3LYP-D3(BJ)对其进行结构优化时（EPYC 7452@2.35GHz 32核，输入文件见附件B3LYP-opt.inp），输出文件一直停在如图1的地方。

然后我把泛函换成PBE-D3(BJ)之后就可以正常计算了。

想请教一下这是什么原因呢？

另外还有两个问题想请教一下：

（1）GEO_OPT时，我看我的结构前三步的SCF 达到128 cycles之后都没有收敛，从第四步才开始收敛，最终在第155步的时候结构达到收敛标准，这样得到的结构可以用吗？ （这是否相当于把SCF cycle设置成很大，比如500时的效果？）

（2）我用优化后的结构跑AIMD（32核），用了NPT_I系综，热浴用CSVR。第一步SCF正常收敛，但之后输出文件一直停在了如图2所示的地方。想请教一下大家这是什么原因呢？有没有什么建议呢？（输入文件见附件PBE-NPT.inp）

PS：社长帖子中的那几个例子我都跑了一下，都顺利跑完，说明cp2k（version-7.1）安装应该没有问题。

存储空间检查了，也足够。

关于第（2）个问题，同样的结构，我用xtb跑AIMD，没有什么问题。

非常感谢：）））

卡开发发

0、B3LYP是杂化泛函，本身计算就很慢，尤其是交换势这步，周期体系并不比小分子体系做起来那样简单。

1、最终收敛的结构作为初始猜测重新跑一下构型优化就可以知道，如果这样自洽能收敛且构型优化能在三两步内收敛，基本上问题不大。

qmlearner

卡开发发 发表于 2021-5-27 11:28
0、B3LYP是杂化泛函，本身计算就很慢，尤其是交换势这步，周期体系并不比小分子体系做起来那样简单。

1 ...

非常感谢老师的回复：）
1）plane wave 用杂化泛函确实太慢了，我用EPYC 7452@2.35GHz 32核，4个多小时了结构优化还是停留在图1的那个地方。
2）根据您的建议，我把前三步SCF没收敛，但155步构型收敛的那个结构作为初猜，又跑了下优化，一步就收敛了：））

我帖子里的第二个问题，用PBE 跑AIMD（32核），第一步收敛了之后怎么就停在“GO cp2k GO”(图2) 那儿了呢，也4个多小时了，没有任何变化，老师您有什么建议么？

卡开发发

qmlearner 发表于 2021-5-27 13:48
非常感谢老师的回复：）
1）plane wave 用杂化泛函确实太慢了，我用EPYC 7452@2.35GHz 32核，4个多小时 ...

1、cp2k算杂化泛函部分并不是用plane wave做的，而是GTO解析算的四中心积分，但毕竟要将原子基组做周期性延拓，而分子体系不需要这样处理，所以速度肯定会慢些。建议的话，可以试试看ADMM，如果有对应的辅助基组的话。或者也可以在纯泛函里面找找有没有好用些的（因为我不确定你想要计算何种性质）。
2、那这个结构就应该没啥问题，当然这个没问题指的是只能确定是SCF能正常收敛，且梯度也能落到设定的阈值。
3、AIMD我了解比较有限，建议看一下其他人有没有别的见解。

qmlearner

卡开发发 发表于 2021-5-27 13:56
1、cp2k算杂化泛函部分并不是用plane wave做的，而是GTO解析算的四中心积分，但毕竟要将原子基组做周期性 ...

1、非常感谢老师的解答，我现在只知道cp2k有GPW和GAPW形式的计算，具体是什么形式好像还跟所用泛函和基组有关，挺复杂的 样子：）
我加上ADMM方法之后，B3LYP-D3(BJ)用32核做结构优化，确实可以算的动了，但是SCF循环中能量明显有问题，出现了很大的正值。

我的目的是想先优化一下结构，然后算个单点，做一些波函数分析，研究一下相互作用。

3、我测试了一下用64核跑PBE AIMD，第一步也是比较快的收敛，然后任务就很快的终止了，输出文件停止在上面图2的地方（没有像用32核时那样一直停在那也不终止）。

卡开发发

qmlearner 发表于 2021-5-27 16:39
1、非常感谢老师的解答，我现在只知道cp2k有GPW和GAPW形式的计算，具体是什么形式好像还跟所用泛函和基组 ...

GPW和GAPW是基组在处理的时候采用不同的方式，GPW通常是面向赝势基组，而GAPW是面向全电子。ADMM按照道理应该不会出问题，不知道是不是辅助基组选择不合理或者其他参数不合适导致，我不确定你最后是否正常收敛还是一直持续非常大的正值。如果实在不行也只好退而求其次找个稍微好点的GGA/MetaGGA。

qmlearner

卡开发发 发表于 2021-5-27 16:54
GPW和GAPW是基组在处理的时候采用不同的方式，GPW通常是面向赝势基组，而GAPW是面向全电子。ADMM按照道理 ...

非常感谢老师耐心的科普：）
用ADMM之后没有收敛，能量就是正负交替，一直到128步。
cp2k菜鸟得去官网看下手册关于杂化泛函辅助基组的部分，然后测试下看看是不是这块儿的问题，感谢老师的指导：）

能否斗胆请老师在您的服务器上帮我测试跑下PBE-NPT.inp这个任务：）

卡开发发

qmlearner 发表于 2021-5-27 17:48
非常感谢老师耐心的科普：）
用ADMM之后没有收敛，能量就是正负交替，一直到128步。
cp2k菜鸟得去官网 ...

我这边测下来也挂了，PASSERT failed。

qmlearner

卡开发发 发表于 2021-5-27 17:55
我这边测下来也挂了，PASSERT failed。

非常感谢老师：））
我找到了原因，我的结构a, b,c cell vectors长度并不相等，但是我用了NPT_I系综，刚才换成了NPT_F系综，就没有问题了。

关于用B3LYP ADMM进行结构 优化的问题，我仔细检查了一下输入文件，某个该有ADMM的地方，我给误删了，加上之后也没有问题了。跟PBE方法对比了一下，SCF每一步循环的时间，PBE（3.5s左右）大概是B3LYP ADMM（1s 左右）的3.5倍。最终优化得到的结构也几乎没什么差别。

Villars

qmlearner 发表于 2021-5-28 10:32
非常感谢老师：））
我找到了原因，我的结构a, b,c cell vectors长度并不相等，但是我用了NPT_I系综，刚 ...

老师您好！请问优化那个任务您最后是如何解决的？我在您发的inp文件里面加入ADMM后还是显示图一，您看方便再发一下解决后的inp文件嘛？万分感谢

Villars

qmlearner 发表于 2021-5-28 10:32
非常感谢老师：））
我找到了原因，我的结构a, b,c cell vectors长度并不相等，但是我用了NPT_I系综，刚 ...

老师您好！我也看到能量正负交替的结果了，但是我没有用ADMM，只是把您最开始的inp文件中的interaction_potential 换成coulomb，相当于不设截断半径了，然后就能看到正负能量交替出现的结果；之后我又加入ADMM，发现虽然能量变得比较正常了（都是-358点多到-359点多），但是前6个离子步都是循环到128步仍然不收敛，从第7个离子步开始收敛了，后面大概都是20-30电子步就能收敛。从时间上来看，用了ADMM后明显有加快速度，每个离子步的第一个电子步从520秒减到85秒，但是我注意到尽管后面的电子步都是1秒左右，整体的离子步时间还是非常长，有700多秒，远远大于所有电子步时间之和。请问一下您有观察到这个现象吗？我不知道附件中我的inp设置的是否正确，您方便分享下修改后的inp文件嘛？万分感谢

qmlearner

Villars 发表于 2021-6-3 07:28
老师您好！我也看到能量正负交替的结果了，但是我没有用ADMM，只是把您最开始的inp文件中的interaction_p ...

如果是新手的话你不要自己瞎改参数了，就用Multiwfn生成.inp算就行了。

一个离子步的用时不完全等于所有离子步用时之和，但不应该远远大于。

Villars

qmlearner 发表于 2021-6-3 13:06
如果是新手的话你不要自己瞎改参数了，就用Multiwfn生成.inp算就行了。

一个离子步的用时不完全等于所 ...

非常感谢您的回复！实不相瞒用cp2k也有段时间了，我就是挺好奇为什么您在第一楼给的inp文件直接提交的话会一直停在第一个离子步开始的地方。我也试过官方教程 (https://www.cp2k.org/exercises:2017_uzh_cp2k-tutorial:hybrid) 里面给的其他杂化泛函的方法，但是只要按照 'POTENTIAL_TYPE TRUNCATED' 的方式设置就会出现卡在第一个离子步动不了的情况。然而如果换成官方教程给的纯水的体系，用您的inp文件中&XC &END XC部分也可以顺利通过，但是和官方教程一样需要第一步用PBE算一下初始波函数，不然会报出矩阵非正定的错误。

按照我上面附件中的inp文件提交确实会看到离子步用时远大于所有电子步之和的情况，如下图所示，所以希望能和您的inp文件比对一下找出问题，非常感谢您的指导与帮助，不胜感激

qmlearner

Villars 发表于 2021-6-3 13:29
非常感谢您的回复！实不相瞒用cp2k也有段时间了，我就是挺好奇为什么您在第一楼给的inp文件直接提交的话 ...

我刚学cp2k还不到两周，很多问题也不太清楚，都是谷歌、官网手册、forum一顿搜。多测试测试，多交流交流吧，可能哪天就恍然大悟了：）